Aromaattiset yhdisteet

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 21. joulukuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Aromaattiset yhdisteet (areenit)  ovat syklisiä tyydyttymättömiä hiilivetyjä , joiden koostumuksessa on aromaattinen järjestelmä . Tärkeimmät erottavat ominaisuudet ovat aromaattisen järjestelmän lisääntynyt stabiilisuus ja tyydyttymättömyydestä huolimatta taipumus substituutioreaktioihin , ei additioimiseen.

On bentsoideja (areeneja ja areeenien rakenteellisia johdannaisia, sisältävät bentseenirenkaita) ja ei-bentsenoideja (kaikki muut) aromaattisia yhdisteitä. Atsuleeni , annuleenit , hetareenit ( pyridiini , pyrroli , furaani , tiofeeni ) ja ferroseeni tunnetaan hyvin ei-bentsenoidisista aromaattisista yhdisteistä . Tunnetaan myös epäorgaaniset aromaattiset yhdisteet, kuten boratsoli ("epäorgaaninen bentseeni").

Monien yhdisteiden molekyylien rakenteessa voidaan erottaa useita aromaattisia systeemejä, jotka voidaan eristää tai kondensoida toisiinsa nähden. Esimerkkejä bentseeniyhdisteistä, joissa on eristettyjä bentseenirenkaita, ovat yhdisteet, kuten difenyylimetaani ja polystyreeni , joissa bentseenirenkaat on poistettu toisistaan, sekä difenyyli- ja terfenyylit , joissa on suoraan liittyneet ytimet. Esimerkkejä bentsoidiyhdisteistä, joissa on fuusioituneita (pariutuneita) bentseenirenkaita, ovat yhdisteet, kuten naftaleeni , pyreeni ja muut PAH :t . Bifenyleenin rakenteessa bentseenirenkaat ovat suoraan liittyneet toisiinsa, mutta toisin kuin difenyylissä, bifenyleenissä bentseenirenkaat eivät ole eristettyjä. Jos otamme huomioon sen, että samassa molekyylissä voidaan yhdistää eri tavoin erilaisia ​​aromaattisia ja ei-aromaattisia ryhmiä, tulee ilmeiseksi, että mahdollisten aromaattisten yhdisteiden määrä ja niiden monimuotoisuus on käytännössä rajaton.

Aromaattiset bentsenoidihiilivedyt (areenit ) ovat laajalle levinneitä ja niillä on suuri käytännön merkitys. Bentseenirenkaiden lisäksi areenat sisältävät usein erilaisia ​​muita hiilivetyryhmiä (alifaattisia, nafteenisia, polysyklisiä). Pääasialliset aromaattisten hiilivetyjen lähteet ovat kivihiiliterva , öljy ja öljytuotteet . Synteettiset hankintamenetelmät ovat erittäin tärkeitä. Tärkeimmät areeenit ovat: bentseeni C 6 H 6 ja sen homologit ( tolueeni C 6 H 5 CH 3 , ksyleenit C 6 H 4 (CH 3 ) 2 , duroli , mesityleeni , etyylibentseeni ) , kumeeni , naftaleeni C 10 H 8 , anthracene C14H10 ja niiden johdannaiset . Aromaattiset hiilivedyt ovat raaka-aineena ketonien , aldehydien ja aromaattisten happojen sekä monien muiden aineiden teolliseen tuotantoon.

Aromaattisuuden kriteerit

Ei ole olemassa yhtä ominaisuutta, joka luokittelee yhdisteen luotettavasti aromaattisiksi tai ei-aromaattisiksi. Aromaattisten yhdisteiden tärkeimmät ominaisuudet ovat:

Haetaan

Maailman ensimmäiset aromaattisten hiilivetyjen tuotantolaitokset öljystä - yksi lähellä Jaroslavlia , toinen lähellä Bakua , rakennettiin vuosina 1880-1881 Alexander Letnyn hankkeen mukaan . [yksi]

Luokitus

Yleisesti aromaattiset yhdisteet voidaan luokitella seuraavasti:

Järjestelmät, joissa on 2 π-elektronia.

Edustettuina syklopropenyylikationin ja syklobutadieenidikationin johdannaiset . Esimerkiksi syklopropenyyliperkloraatti .

Järjestelmät, joissa on 6 π-elektronia.

  1. Bentseeni ja sen homologit
  2. Syklopentadienyylianioni
  3. Sykloheptatrienyylikationi
  4. Syklobutadieenidianioni , syklo -oktatetraeenidikaatio
  5. Viisi- ja kuusijäseniset renkaat, jotka sisältävät yhden tai useamman heteroatomin, tavallisesti typen, hapen tai rikin. Tunnetuimpia niistä ovat pyrroli , furaani , tiofeeni , pyridiini .

Järjestelmät, joissa on 10 π-elektronia.

  1. Naftaleeni . Laajalti luonnossa esiintyviä, sulatettuja bentseenirenkaita.
  2. Azulene . Naftaleenin isomeeri, sisältää 5- ja 7-jäseniset renkaat. Löytyy eteerisistä öljyistä.
  3. Syklooktatetraeenidianioni, syklonatetraeenianioni, atsiini, 1,6-substituoidut-[10]-annuleenit (sillattu).
  4. Indoli , kinoliini , isokinoliini , kinatsoliini , kinoksaliini , muut järjestelmät, jotka perustuvat bentseenirenkaaseen, joka on fuusioitu toiseen renkaaseen, joka sisältää heteroatomin. Luonnossa laajalti levinnyt.
  5. Kinolitsidiini , pyrrolitsidiini , puriini , pteridiini (niiden analogit) ovat pyrrolin, pyridiinin jne. bisyklisiä johdannaisia. Ne sisältävät typpiatomeja (harvemmin happea konjugaatiopisteessä tai useita heteroatomeja molemmissa renkaissa). Luonnossa laajalti levinnyt.

Järjestelmät, joissa on 14 π-elektronia.

  1. Antraseeni , fenantreeni , tietyssä mielessä - fenaleeni  - fuusioituneet bentseenirenkaat . Tämän tyyppisiä yhdisteitä kutsutaan polyseeneiksi (seuraava on tetraseen ).
  2. [14] - peruutettu . Sekä sellaisenaan ja sen siltaavat muunnelmat (trans-15,16-dimetyylihydropyreeni, syn-1,6:8,13-bisoksido[14]annuleeni). Dehydro[14]annuleeni on myös aromaattinen.

Järjestelmät, joissa on yli 14 π-elektronia.

  1. 18-Annulen , kekulen [2] .
  2. Koroneeni  on aromaattinen polysyklinen hiilivety, joka sisältää 24 π-elektronia, mikä tarkoittaa Hückelin säännön mukaan sen antiaromaattisuutta. Koroneenin π-elektronijärjestelmä koostuu kuitenkin kahdesta samankeskisestä renkaasta, jotka sisältävät 18 (ulompaa) ja 6 (sisäistä) elektronia [3] .

Vuonna 2019 ryhmä Oxfordin yliopiston kemistejä syntetisoi syklisen porfyriiniheksameerin, jossa oli 162 π-elektronia; tämän yhdisteen molekyylin halkaisija on 5 nm [4] .

Homo-aromaattiset järjestelmät

Yksi renkaan atomeista, jota ei voida sijoittaa tasoon, irtoaa jyrkästi tästä tasosta, säilyttää sp³ - hybridisaation eikä osallistu konjugaatioon. Joten kun syklo-oktatetraeeni liuotetaan rikkihappoon, muodostuu homotropyyli-ioni. Trihomosyklopropenyylikationilla on samanlainen rakenne.

Sidnons

Ja muita mesoionisia yhdisteitä. Kaikki tiedemiehet eivät ole yksiselitteisesti hyväksyneet sidnonien liittymistä aromaattisiin yhdisteisiin (ehdotus W. Becker ). Ainoa hiileen liittyvä protoni osallistuu kuitenkin moniin areeneille ominaisiin reaktioihin (nitraus, sulfonointi, klooraus, elokuroituminen jne.), ja itse sydnon sisältää syklisen pi-orbitaalien järjestelmän.

Spiro-aromaattiset järjestelmät

Edustaja on [4,2]spirareeni. noudattaa Hückelin sääntöä.

Ominaisuudet

Aromaattiset yhdisteet ovat yleensä kiinteitä tai nestemäisiä aineita. Ne eroavat alifaattisista ja alisyklisistä analogeista korkeiden taitekertoimien ja absorption suhteen lähi-UV- ja näkyvällä spektrialueilla. Aromaattisille yhdisteille on tunnusomaista substituutioreaktiot , sekä elektrofiiliset (halogenointi, nitraus, sulfonointi, alkylointi, asylointi jne.) että nukleofiiliset (erilaisten mekanismien mukaan). Lisäysreaktiot , hapetusreaktiot ovat mahdollisia (yksinukleaarisille areeneille - erittäin ankarissa olosuhteissa ja/tai katalyyteillä).

Muistiinpanot

  1. ↑ V. E. Parkhomenko. Öljyn ja kaasun käsittelytekniikka. - Moskova; Leningrad: Valtion tieteellinen ja tekninen öljy-, kaivos- ja polttoainekirjallisuuden kustanta, 1953. - s. 193. - 460 s.
  2. ↑ J. maaliskuu. Orgaaninen kemia. Reaktiot, mekanismit ja rakenne. 1 vol. 88 lähtien
  3. ↑ Terney A. L. Moderni orgaaninen kemia. v.1. Kanssa. 578.
  4. ↑ Michel Rickhaus, Michael Jirasek, Lara Tejerina, Henrik Gotfredsen, Martin D. Peeks, Renée Haver, Hua-Wei Jiang, Timothy DW Claridge, Harry L. Anderson. Globaali aromaattinen nanomittakaava, Nature Chemistry, osa 12, sivut 236–241 (2020).

Kirjallisuus

 Orgaanisten yhdisteiden luokat
hiilivedyt
Happipitoinen
Typpeä sisältävä
Rikki
Fosforia sisältävä
haloorgaaninen
organopiitä
Organoelementti
Muut tärkeät luokat
 Orgaaninen kemia